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基于Zc参数的HP耐热合金高温蠕变及持久寿命的预测方法

2018-03-21李会芳程从前闵小华曹铁山

材料工程 2018年3期
关键词:变形实验方法

李会芳,赵 杰,程从前,闵小华,曹铁山,许 军

(大连理工大学 材料科学与工程学院,辽宁 大连116024)

随着科技的发展和工业需求的不断增长,高温合金以其优良的抗蠕变性能与组织稳定性能[1],在航空航天的发动机、核工业的高热部件和发电厂的燃气轮机等心脏部位获得大量应用[2-3]。随着材料服役年限的不断增长,高温合金的蠕变变形量、稳定性和可靠度,是生产设备在实际工作过程中需要参考的重要指标。如何对高温合金的蠕变变形性能进行合理、准确和快速评价,以保证其在实际工作过程中的稳定和安全,是当前工作的重点。但由于实际材料的服役年限往往在几千小时甚至上万小时,直接对材料进行同等环境条件实验是不可行的,这就需要建立适当的本构模型,利用短时间的实验数据,对高温合金长时间的高温蠕变变形和持久寿命进行可靠的预测与评估。

在过去的几十年中,前人提出了很多有关高温蠕变变形和持久寿命的预测方法[4-9]。Larson和Miller于1952年提出了Larson-Miller参数方法(L-M参数法)[10],该方法是通过归一化时间和温度,利用高于设计需求恒定温度和恒定应力下的持久数据外推设计应力下的寿命,帮助人们解决了很多工程问题。但是该方法在预测精度上一直存在争议,在实验数据比较充足的情况下,根据高于实际服役环境的条件下获得实验数据拟合外推时,才能够得出较为准确的预测。

Evans于1982年提出了θ投影法,该方法在过去的几十年中帮助人们成功预测了一些高温耐热材料的蠕变变形[11-13],该方法是将蠕变过程看作仅仅由“材料的软化过程”和“材料的硬化过程”两部分组成[14]。……

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